常减压蒸馏装置的主要问题和应对措施

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1、中国常减压蒸馏装置的主要问题和应对措施凌逸群中石化公司炼化部门，北京 1000291 引言虽然在过去的几十年里 ,中国的直流催化裂化技术已取得了突飞猛进的成就 , 将来加氢处理,加氢裂化,加氢精制,催化重整技术也将随着环境规则的越来越严格, 汽油、柴油燃料标准的越来越精确而经历飞速的发展。尽管如此，常减压蒸馏装 置作为原油加工的第一道工序有着非常大的处理能力，它影响着炼油厂的工艺流 程，对经济效益也有着重要影响。最近几年，随着实用技术和高效设备的发展及 应用，关于常减压塔操作的问题引起了高度重视。2 生产和操作上的主要问题到 2001 年底，中石化拥有的 48 套常减压蒸馏装置，其总设计处理量

2、为 139 百万吨，包括一个 8 百万的装置，六个 5 百万吨的装置，14 个 3-4 百万吨的装置 和一些处理量少于 3 百万吨的装置。47 套蒸馏装置是在 2001 年开始运行的并以 平均 72.7%的负荷率加工了总共 104.42 百万吨的原油。目前，在蒸馏装置的操作 上存在四个主要问题。21 总能量消耗量较高总能量消耗量是常减压蒸馏装置的一个重要的经济技术困难。2001 年中石化的蒸馏装置的总能量消耗量是11.85千克SOE/吨（包括荒废的减压蒸馏装置的能量消耗），变化围在 10.47 到 16.41 千克/吨，与国外先进装置的能量消耗水平相比， 中国总的能量消耗量更高些，这种现象的原

3、因归咎于以下几个方面。211 小型装置检修率低国外独立蒸馏装置的处理量一般在 5 百万吨/年到 1 千万吨/年，这些装置的 维修率超过 85%，在 2001 年，中石化的独立蒸馏装置的平均处理能力在 290 万 吨/年，其平均负荷率为 72.7%，导致了更高的原料和能量消耗。212 加热炉燃料消耗量高常减压蒸馏装置中加热炉的燃料消耗量占蒸馏装置总燃料消耗量的 70% 以 上。加热炉的燃料消耗量过高是造成常减压蒸馏装置总消耗量高的主要原因。在生产和操作方面的两个主要问题会导致加热炉燃料消耗量高，蒸馏装置的 总能量消耗量也高。（1） 加热炉热效率低以 54 个加热热效率的平均比重来说，中石化的 2

4、4 个常减压装置的热效率为88.1%，然而实际上，热效率才达到 85.2%，比近期少了 3 个百分点，总体上说， 国外加热炉的热效率超过 90%，最多的可达到 94%。加热炉热效率低的主要原因烟道气的温度过高导致烟道气温度过高的主要原因是：炉管上的灰沉积，盐沉积和污垢，空气 的余热效率低，热回收系统的设计参数不恰当。 烟道气中的氧含量高空气流速按需要调整的不精确和空气漏进加热炉都会导致烟道气中氧含量过 高。 辐射管和对流管表面灰沉积严重烟气吹扫的效率低下，执行缓慢是不可控制的，另一方面，加热炉燃料油质 量恶化，杂质增加。混合着直流催化裂化淤浆油的燃料油燃烧时，其中的硫和盐 增加了灰沉积的趋势。

5、露点温度低增加了腐蚀情况的发生过去几年里，随着原油逐年加重，炼厂中原油加工深度的逐渐加大，炼厂气 中的硫含量和燃烧自己生产的燃料油的情况也逐渐增加，导致了烟道气中 SO2 和 SO3的含量也逐渐增加。据调查，烟道气中的最大硫含量已达到1266ppm，会 使加热炉的低温部位发生低温腐蚀。 已经破损的加热炉的不恰当的维修和加热炉的维护与处理 加热炉炉体老化和炉体部分过热，加热炉的仪表失灵或出现故障，加热炉的 维修系统缓慢都将使加热炉的热效率降低。（2） 原油热交换后的终温较低 明确原油拔出率后，原油热交换后的终温越高，常压加热炉的热负荷就能减少并大幅度减少加热炉的燃料消耗。通过优化换热流程，换热后

6、终温由230-240乜 上升到 285-310C。常压加热炉燃料消耗效率能减少 36%-48%。因此，不可避免的，原油热交换 终温对加热炉燃料消耗有重大影响，2001 年，中石化的 43 套常减压蒸馏装置中 只有总数 35%的装置，它们的原油换热终温高于 290C。原油换热终温受很多因素的影响，包括原油性质，拔出深度，常减压塔之间 的热带出率，原油换热的电脑程序，原油换热类型和工作条件。在中石化造成原 油热交换终温下降的主要原因如下：原油的换热程序不是最优的。原油热交换的效率低。 常减压塔的热带出率不合理。 原油性质和对产品的严格性发生了重大变化。213 蒸馏装置的高能量消耗电力消耗占常减压蒸

7、馏装置能量消耗的 15% ，而且电力消耗在整个装置总能 量消耗中排到了第二位。到 2001 年，中石化的 43 套常减压装置中，有 65%的装置的电力消耗少于 7 千瓦吨/吨，而且据统计:28%的装置的电力消耗高于 8 千瓦时/吨，而且 28%的装 置的物消耗高于 8 千瓦时/吨,在电力消耗上的不同是很明显的。加工同种原油时 ,常压装置的负荷率是影响电力消耗的主要因素 ,装置负荷率 越低,装置的电力消耗越高。22 低分馏精确度和减压塔拔出率221 分馏精确度侧线分馏精确度在润滑油产品生产储备时是非常重要的。足够的分离精确度 能保证减压塔侧线的“窄沸程和浅颜色”,而且第一个馏分馏出体积为 90%

8、 时的温 度与第二个馏分馏出5%体积时的温度不应该超过10C。目前，分馏精确度还未引 起应当受到的重视,关于常压塔侧线的分离 ,常压塔塔顶和一侧线间的分馏精确度 , 第二和第三侧线之间的分馏精确度,常压塔拔出率都需受到重视。当常压塔塔顶馏分用作重整原料时,塔顶馏分和第一侧线产品之间的分馏精确 度高,具有相当可观的经济效益。重整原料中重组分过多可能导致重整催化剂上积炭增加;减少催化剂活性,导致固定床一半再生重整装置的运转周期减短。目前,高达40%的常压塔塔顶馏分和第一侧线的蒸馏温度重叠超过10C。第二侧线产品可以直接作为已完成的柴油燃料的调和组分或作为柴油加氢处 理的原料,当第三侧线产品用来作加

9、氢裂化或直流催化裂化原料时 ,从柴油产率增 加和减少生产费用角度看,常压塔二,三侧线之间的分馏精确度越高越有利。目前 , 大多数蒸馏装置表明:常压塔第二侧线和第三侧线产品的恩氏蒸馏馏程的重叠大于 15C,而TBP的重叠部分超过25C。常压塔拔出率的增加有利于减压蒸馏塔拔出率的增加 ,常压蒸馏塔中渣油 （重 油）的收率是计算常压塔拔出率的重要指标。222 减压蒸馏拔出率与国外蒸馏装置相比较,我国常减压蒸馏工艺的主要差距之处在于减压蒸馏拔 出率低。既然直流催化裂化是馏分油深加工的主要工艺流程装置,那么减压蒸馏深 拔对提高直流催化裂化原料能起到很大作用。在国外 ,加工轻原油,如布伦特原油, 或含硫阿

10、拉伯轻原油，切割温度可以达到706.6-593.3C。对于确定的原油来说,减压塔顶汽化段的温度和压力是影响减压塔拔出率的两 个重要因素。减压塔维护是减压塔拔出率低的主要原因。气化段压力降低可以增加间压塔拔出率 ,在一定的汽化段温度下 ,操作压力从 13.33kpa减小到2.0kpa。阿拉伯重油的减压渣油产率能从37%到25%,减少了 12%。汽化部分压力的降低受到总压降（即汽化部分到塔顶）和减压塔塔顶的限制。 国外先进设备能实现汽化部分为1.33-2.0kpa。中石化的调查数据表明:一般说来, 减压蒸馏的装置汽化部分正常工作时的操作压力为 7.64MPa。减压拔出率随着汽化段温度的升高而升高。

11、尽管如此,气化段温度的升高受到 加热炉中的焦化和高温原料会过度裂化两个条件的限制。汽化段在固定压力下,生 产燃料型的炼厂可以最大限度的提高汽化段的温度,因为在加热炉中不会发生焦化 和过度裂化，在中石化的炼厂中汽化段的温度围高温端约为390-392C低温端约为 360-365C。23 电脱盐装置的非理想操作和控制电脱盐装置不仅仅是一种防腐措施 ,它以其成熟的脱盐,脱水,脱重金属技术成 为一种重要的原油预处理过程,为下游装置提供质量良好的原料。中石化的精炼部 门在2002年2月对石化公司做了一个关于原油脱盐装置的调查。实现44%电脱盐 的原油含盐超过3mg/l，而实现17%电脱盐的原油含有超过5m

12、g/1的盐。造成电脱 盐非理想操作条件的主要原因如下:破乳剂slste和处理水平不会有规律地随着原油slate的改变而作出回应，导致 了反乳化作用和脱盐效果降低。电脱盐装置的操作没有随着原油s1ate（的要求）和物料通过率的改变而改变。与常减压蒸馏装置的扩大相比 ,电脱盐装置的能力没有扩大,导致原油在脱盐 时的线速度变高,停留时间缩短。处理能力变慢会使脱盐污水中盐含量的分析和检验不合格,在常减压蒸馏装置 中原油的盐含量没有被作为一个重要的过程参数被仔细考虑。24 加工含硫原油的适应性质与进口原油相比我国陆原油较重些 ,含蜡,低硫,为加工陆原油而设计的常减压 蒸馏装置很难适应加工含硫原油。最近几

13、年,进口原油量随着国蒸馏能力的增加而 增加了。同时,国原油的硫含量也有明显的上升趋势（如胜利原油,华北原油）,国蒸馏 装置的适应能力低也成为了一个有压迫性的议题。2001 年中石化常减压蒸馏装置 出现了 7 次非计划停工，总共持续了 36 天,原因是:原油中硫含量增加导致设备发 生了腐蚀。3 采取的主要应对措施31 不遗余力地保存能量减少消耗 炼厂中常减压蒸馏装置是主要消耗能量的装置之一,该装置消耗的能量占总能 量消耗的 13%-15%,在其他装置中能排到第二位。因此,蒸馏装置的能量消耗减少将 对炼厂的能量保护有重大影响,并减少原材料消耗。311 减少燃料消耗（1）提高加热炉热效率 提高加热炉

14、热效率能有效地减少加热炉燃料消耗,为了解决加热炉操作中存在 的问题,采用以下措施：有必要提高加热设备的现有情况以提高机械的可利用性。注重修理和维护加 热炉和辅助设备。对烟道气热效率系统,吹扫（灰尘）系统,燃料烧嘴,炉体表面,炉体的 空气严密度和计算控制设备也应予以受到重视,应用些先进的高效的设备使加热炉 的工作负荷要求。提高燃烧的加热炉的操作水平是非常必要的 ,先进的操作控制参数 （如烟道气 温度和烟道气中的氧含量）和可靠的操作方法都应根据由中石化所编导的管式加 热炉操作处理系统中的规定来确定。因该采用通过 DCS 系统来控制加热炉以提 高对燃烧着的加热炉的操作水平。应该加强对燃烧的加热炉的职

15、业操作,有必要建立一个针对加热炉燃料中的硫 含量的每日检查和处理系统以避免因为燃料中杂质含量引起的烟道气的露点腐 蚀。有必要控制一个合理的烟道气出口的温度以扩大空气预热循环的操作。 (2)热交换存在下提高原油终温先进的过程设计,高效的热交换设备,和优化操作控制都能有效地提高原油热 交换后的终温,并减少常压加热炉的能量消耗 ,过去几年里,由于微量分析软件的传 播应用,原油热交换的设计水平已经有了很大的提高。因为热流潜在的温度和流率将随着原油的重大改变和产品的调整而改变,所以 应该在原油一次次试探性的减少流量时使用这种微量分析控制技术来检测产品质 量,以便调整换热程序,从而达到提高原油热交换终温的

16、目的。应该使用高效换热器以提高热传递效率。目前,许多新颖的换热器,如螺旋式换 热器 ,转动流换热器 ,双弓型盘式热交换器 ,波纹状的管式热交换器都出现了 unitermittently。高效热交换器的应用是一种低投资,高效益的提高原油换热终温 的方法。应该优化常减压蒸馏塔的应用 ,在保证各侧线高温热泵耗热率的前提下 ,减少 通过冷浇热备所废弃的热就能有效地提高原油热交换终温。防污染技术应该被广泛传播。目前,常减压蒸馏装置的运转周期不断延长,随着 运转周期的延长 ,原油热交换器中的污垢并发生规模再生之前 ,在设备启动的最初 阶段注入防污剂。312 减少装置的电力消耗常减压蒸馏装置中的泵式主要的电力消耗设备,减少电力消耗的关键是